土星環(huán)之謎

在太陽系的所有行星中，就重量和大小而言，土星僅次于木星。與土星相比，地球極其微小，745個(gè)地球加起來就是一個(gè)土星。然而土星只是一個(gè)弱小的“胖子”。它的平均密度只有0.7g/cm，小于水的密度。如果把所有的星星都扔進(jìn)水里，那么像球一樣漂浮的一定是土星。但是土星有一個(gè)奇特的景觀，那就是美麗的光環(huán)。這個(gè)光環(huán)像一條明亮的項(xiàng)鏈一樣掛在土星的脖子上。1979年，“先鋒11號(hào)”探測器飛越土星空，發(fā)現(xiàn)土星環(huán)像一個(gè)“致密記錄”，由大小不同的小石塊和冰塊組成，排列密集，一起圍繞土星旋轉(zhuǎn)。從地球上看，土星環(huán)的形狀總是在變化，甚至可能在幾年后“消失”。這是怎么回事？

土星的環(huán)結(jié)構(gòu)是如何形成的

土星環(huán)是太陽系行星中最突出、最明顯的行星環(huán)之一。環(huán)中有數(shù)不清的小粒子，大小從微米到米不等，軌道以星團(tuán)的形式圍繞土星運(yùn)行。環(huán)中的粒子主要由水冰、一些灰塵和其他化學(xué)物質(zhì)組成。

雖然環(huán)的反射可以增加土星的亮度，但肉眼無法從地球上看到環(huán)。1610年，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡第一次指向天空空時(shí)，伽利略沒能看清土星環(huán)的性質(zhì)，但他成為了第一個(gè)觀察土星環(huán)的人。1655年，惠更斯成為第一個(gè)將環(huán)描述為圍繞土星的圓盤的人。雖然很多人認(rèn)為土星的環(huán)是由很多微小的環(huán)堆積而成，但也有幾個(gè)真正的空缺口。更正確的想法是，這些環(huán)是密度和亮度都有極值的同心圓盤。在團(tuán)簇的尺度上，環(huán)之間有很多空孔。

根據(jù)羅賓的計(jì)算機(jī)模型，土星在足夠長的距離剝離了這顆巨大衛(wèi)星的冰層，這些冰物質(zhì)被困在一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)中。土星最初的環(huán)結(jié)構(gòu)大約是今天環(huán)結(jié)構(gòu)的10-100倍。隨著時(shí)間的推移，環(huán)形結(jié)構(gòu)外層的冰與土星的微小衛(wèi)星融合在一起。因此無名巨行星與氫層的碰撞產(chǎn)生了壯觀的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，孕育了新的衛(wèi)星。

羅賓說:“這個(gè)理論將有助于解釋泰坦的形成。這顆奇特的內(nèi)部衛(wèi)星無法適應(yīng)其他衛(wèi)星形成理論?！蓖列怯?2顆衛(wèi)星，其中53顆已經(jīng)命名。不久前，NASA卡西尼探測器在定期勘測中發(fā)現(xiàn)了一顆新衛(wèi)星。羅賓說:“這個(gè)理論不能解釋太陽系其他衛(wèi)星的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的形成原理，比如木星、海王星、天王星，它們的環(huán)狀結(jié)構(gòu)可能以不同的方式形成。”

為什么土星有一個(gè)美麗的光環(huán)

目前的解釋也來自科學(xué)家的猜測，但這些猜測并非空穴來風(fēng)。一般認(rèn)為土星的光環(huán)可以分為幾個(gè)不同的部分，最亮最寬的是A環(huán)和B環(huán)，較暗的是C環(huán)光環(huán)的各個(gè)部分之間有明顯的裂縫。最大的裂縫是位于A環(huán)和B環(huán)之間的卡西尼裂縫，它是由喬凡尼·卡西尼在1657年發(fā)現(xiàn)的，而A環(huán)中的科恩裂縫是由約翰制造的

通過飛船探測，人們還發(fā)現(xiàn)寬暈其實(shí)是由許多窄環(huán)組成的。目前，土星環(huán)形成的原因可能來自一顆衛(wèi)星。土星引力產(chǎn)生的潮汐力可以瓦解一顆進(jìn)入其引力范圍的衛(wèi)星甚至行星。這種潮汐力可以阻止破碎的物質(zhì)結(jié)合成新的天體，這些破碎的物質(zhì)逐漸演化成土星周圍的光環(huán)。

近年來，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)土星環(huán)主要由冰組成。因此，它很可能是一顆“冰殼衛(wèi)星”與土星周圍物質(zhì)碰撞的結(jié)果。死星的其他部分因?yàn)橹亓看蠖淙胪列谴髿鈱?，還有一種說法是土星環(huán)是太陽系早期演化遺留下來的一些原始物質(zhì)。因?yàn)樗麄冊(cè)诹_氏極限內(nèi)繞土星運(yùn)行，無法整合衛(wèi)星，最終形成了我們今天看到的光環(huán)。

結(jié)論:在望遠(yuǎn)鏡中，太陽系中的一顆土星就像一頂草帽，它最大的亮點(diǎn)就是土星周圍的光環(huán)。但是直到現(xiàn)在，土星環(huán)仍然需要科學(xué)家花時(shí)間探索，因?yàn)檫€有太多的謎團(tuán)有待解開！